超临界水中生物质气化制氢

超临界水中生物质气化制氢技术是近年发展起来的一种高效、清洁的能源转化及利用技术，无论从能源还是环境角度，都具有十分重要的意义。文章主要介绍了超临界水中生物质气化制氢的发展、原理、设备及影响因素等，并对其前景作了一定的预测。     

纤维素在超临界水中的催化气化制氢研究

在间歇式高压反应釜中,温度为450～500℃时,反应时间为20 min,压力在24～26 MPa,以K2CO3和Ca(OH)2为催化剂(助催剂),对纤维素在超临界水中的气化制氢特性进行了实验研究.结果表明:K2CO3和Ca(OH)2都有较好的催化作用,并且加入量存在一最佳值.加入0.2 g K2CO3时,H2产率为9.456 mol·kg-1,约为不加入催化剂时的2倍,加入1.6 g Ca(OH)2时,H2产率为8.265 mol·kg-1,比加入K2CO3时的产氢效果稍差,但仍然是不加入催化剂时的1.7倍.K2CO3和Ca(OH)2混合使用时效果更佳,产氢量约为不加入催化剂时的2.5倍,比单独加入K2CO3和Ca(OH)2时也要分别提高25%和45%.同时随着温度的提高,H2的产率上升而CH4的产率下降,说明甲烷化反应在低温下为主要反应,温度的提高会促使CH4与水反应生成H2和CO2.     

超临界水中湿生物质催化气化制氢研究评述

超临界水中湿生物质催化气化制氢 ,将能量密度小但可再生的生物质能转变为高能密度且既可贮存又可运输的清洁能源氢能 ,具有全程良性循环的特征 ,因此具有良好的经济前景和环保优势 .本文对国内外超临界水中生物质催化气化及相关研究进展进行了综合评述 ,并分析了超临界水环境中生物质催化气化制取富氢气体的主要影响因素 ,提出进一步研究的方向     

超临界水气化生物质技术研究进展

超临界水气化生物质技术是一种新兴的利用生物质能的方法,由于其较高的能量利用率和环保特性,正日益受到人们的重视。本文综述了国内外对于超临界水气化生物质的研究,分析总结了温度、压力、浓度、停留时间、催化剂等因素对反应影响的一般性规律。通过对各国研究者有关超临界水气化生物质技术经济性评价的综合,指出了提高经济性需要努力的方向,并提出了气体产物的利用方式,对该技术的进一步发展和应用有较好的指导意义。     

生物质超临界水气化制氢技术的研究现状

介绍了国内外生物质超临界水气化制氢技术的研究进展,并对该技术的反应机理、影响因素、不同的催化剂、催化机理进行了评述.指出对气化反应机理的研究应该以关键化合物为基础;在反应器形式和催化剂一定的条件下,影响气化结果的主要因素是反应温度、进料浓度、加热速率、碱性化合物添加剂;碱性化合物添加剂和碳催化剂或金属催化剂结合使用可能会实现高效催化气化过程.     

超临界水条件下生物质气化制氢

生物质制氢是农业废弃物资源化利用的一项很有发展前途的技术。介绍了超临界水条件下生物质的气化制氢技术,论述了温度、压力、停留时间以及反应器对气化产物组成及气化制氢效果的影响,着重阐述了催化剂的影响。分析了目前超临界水气化制氢在有机废弃物资源化应用中存在的主要问题,并展望了超临界水气化制氢的研究前景。     

超临界水中氨基乙酸的气化产氢特性

鉴于湿生物质如食品加工工业残余物和城市污泥中含有大量蛋白质的情况,以氨基乙酸作为蛋白质的模型化合物进行超临界水气化实验,研究了反应温度和反应时间耦合条件下Na₂CO₃的催化特性以及氨基乙酸气化产物特性。结果表明：添加Na₂CO₃会增大氨基乙酸的气化效率、氢气的体积分数和产率以及反应后液体化学需氧量（COD）的去除率,且添加质量分数为0.1%时的催化效果优于0.2%;Na₂CO₃主要是对H₂产率产生影响,其催化机理与已有碱性化合物的催化机理不同,可能是通过促进氨基乙酸的水解产物（甲酸）的脱羧反应来提高H₂的产率;氨基乙酸气化效率可达99.4%,生成物包括H₂、CO₂、N₂、CH₄和C₂～C₃气体,其中H₂的体积分数可超过50%,产率可达1.8 L·g^-1,且超过一半的份额来源于水,反应后液体清澈透明,COD和pH值指标均可以达到《生活杂用水水质标准》,可以进行回收利用。     

生物质气化模型的流程模拟

生物质能是一种重要的可再生能源。通过Aspen Plus软件平台,建立生物质气化反应器模型,对生物质气化过程进行模拟计算,探讨了不同反应条件,包括气化温度、压力以及水蒸气与生物质质量配比（S/B）对气化产物成分的影响。计算结果表明,采用生物质蒸汽气化技术可获得体积分数为60%以上的富氢燃料气,且增大水蒸气与生物质质量配比有利于氢气产率的提高。     

烟煤在超临界水中催化气化的研究

以鄂尔多斯烟煤为例,利用间歇反应釜,在超临界水条件下考察了反应温度、水煤比以及K2CO3添加量等因素对煤气化反应的影响.结果表明,温度对煤的转化率和气相收率有重要影响,且转化率和气相收率随温度的升高而增加;增加水煤比会提高煤转化率和气相收率,但其对气体组成和煤转化率影响的幅度随水煤比的增加而减小;在5%～20%(质量分数)煤催化剂添加条件下,煤转化率随催化剂添加量的增加而迅速增加.在研究考察范围内,煤颗粒尺寸在80目～150目范围内,最佳的反应条件是:反应温度为650℃,水煤比为20∶1,K2CO3添加量为20%(质量分数)煤.相应的反应结果是:煤转化率达到84%以上,气相收率高于3 000 mL/g daf coal,其中氢气收率为1 900 mL/g daf coal,甲烷收率为450 mL/g daf coal.     

褐煤在超临界水中气化实验研究

利用超临界水极强的氧化活性,在超临界水中对褐煤进行气化实验,最终得到H2和CH4等可燃气体,具有很高的利用价值.残余物为水煤渣混合液,处理简单,不污染环境.实验过程中应用了"控制变量法"来设置实验条件,通过反复实验得出褐煤在超临界水中气化的影响因素与规律特征.结果表明,褐煤在超临界状态下比在亚临界状态下更能转化成可燃气体,且在超临界状态下,使用催化剂KOH可使褐煤气化转化率达最高,其值为79.6%,使用催化剂KBH4和K2CO3,转化率分别为62.3%和61.9%.同时,褐煤粒径越小,越有利于将褐煤转化成H2和CH4等可燃气体.     

Hydrogen production by catalytic gasification of cellulose in supercritical water

Cellulose, one of the important components of biomass, was gasified in supercritical water to produce hydrogen-rich gas in an autoclave which was operated batch-wise under high-pressure. K₂CO₃ and Ca(OH)₂ were selected as the catalysts (or promoters). The temperature was kept between 450°C and 500°C while pressure was maintained at 24–26 MPa. The reaction time was 20 min. Experimental results showed that the two catalysts had good catalytic effect and optimum amounts were observed for each catalyst. When 0.2 g K₂CO₃ was added, the hydrogen yield could reach 9.456 mol·kg⁻¹ which was two times of the H₂ amount produced without catalyst. When 1.6 g Ca(OH)₂ was added, the H₂ yield was 8.265 mol·kg⁻¹ which is lower than that obtained using K₂CO₃ as catalyst but is still 1.7 times that achieved without catalyst. Comparing with the results obtained using K₂CO₃ or Ca(OH)₂ alone, the use of a combination of K₂CO₃ and Ca(OH)₂ could increase the H₂ yield by up to 2.5 times that without catalyst and 25% and 45% more than that obtained using K₂CO₃ and Ca(OH)₂ alone, respectively. It was found that methane was the dominant product at relatively low temperature. When the temperature was increased, the methane reacts with water and is converted to hydrogen and carbon dioxide. __________ Translated from Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities, 2007, 21(3): 436–441 [译自: 高校化学工程学报]     

生物质超临界气化制氢产物高压吸收法分离的气液相平衡分析

通过高压吸收法可以将生物质超临界水气化制氢的气体产物中的CO₂与H₂分离.基于修正的UNIFAC模型、SRK状态方程以及MHV2混合规则，建立了生物质超临界气化制氢产物高压吸收法分离的气液相平衡的计算模型，讨论了CO₂与H₂分离过程中压力和温度等参数对分离效果的影响.计算结果表明：随着分离器中压力的升高，气相产物中H2的摩尔分数增加，CO₂摩尔分数迅速下降，气相中H₂的收率不断降低；随着温度升高，气相产物中H₂的摩尔分数减小，CO₂摩尔分数上升，气相中H₂的收率增加；然而，高压吸收的方法不能将气体产物中的CO、CH₄、C₂H₄、C₂H₆与H₂分离.     

Kinetic model for noncatalytic supercritical water gasification of cellulose and lignin

This article reports the first kinetics model for Supercritical Water Gasification (SCWG) that describes the formation and interconversion of individual gaseous species. The model comprises 11 reactions, and it uses a lumping scheme to handle the large number of intermediate compounds. We determined numerical values for the rate constants in the model by fitting it to experimental data previously reported for SCWG of cellulose and lignin. We validated the model by showing that it accurately predicts gas yields at biomass loadings and water densities not used in the parameter estimation. Sensitivity analysis and reaction rate analysis indicate that steam‐reforming and water–gas shift are the main sources of H₂ in SCWG, and intermediate species are the main sources of CO, CO₂, and CH₄. © 2010 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2010     

超临界水中葡萄糖气化制氢实验研究

以葡萄糖为生物质模型化合物,在超临界水中进行气化反应,考察不同压力、温度、物料浓度等对气化产物组成及气化制氢效果的影响。实验结果表明,反应器壁温在500—650℃范围内,温度的升高有利于葡萄糖的气化制氢,25MPa、650℃时气化率超过100%。添加适当的催化剂可以有效促进水气转化反应。     

煤超临界水气化制氢的影响因素分析

煤的超临界水气化技术是一种新型、高效的能源转化和利用技术。介绍了目前煤超临界水气化制氢方面的研究状况,分析了催化剂、温度、压力、停留时间等因素对煤超临界水气化制氢的一般性影响规律。深入研究机理,并寻求最佳反应条件仍然是今后该领域的研究重点。